Репортаж от Wedoany，Исследовательская группа Йельского университета (Yale University) разработала систему солнечного искусственного листа, которая не требует внешнего электричества и полностью работает на солнечном свете, позволяя напрямую преобразовывать углекислый газ и воду в метанол, что открывает новый технологический путь для искусственного фотосинтеза.
В отличие от ранних молекулярных каталитических систем, способных производить лишь простые продукты, такие как угарный газ, данное устройство синтезирует метанол по сложному шестиэлектронному реакционному пути, демонстрируя значительно более высокую эффективность преобразования солнечного света в метанол по сравнению с аналогичными системами искусственного листа. Жидкое топливо может храниться длительное время и транспортироваться через существующую инфраструктуру, что даёт технологии дополнительное преимущество.
Проект возглавляется Йельским университетом, а партнёрами выступают Университет Северной Каролины в Чапел-Хилл (University of North Carolina-Chapel Hill), Университет штата Северная Каролина (North Carolina State University) и Пенсильванский университет (University of Pennsylvania). Исследовательская работа также служит общей цели финансируемого федеральным правительством «Центра гибридных подходов в области солнечной энергии для жидкого топлива» (Center for Hybrid Approaches in Solar Energy to Liquid Fuels, сокращённо CHASE).
Каталитическое ядро системы искусственного листа объединяет две технологии, разработанные в течение многих лет группой профессора химии Йельского университета Хайляна Вана (Hailiang Wang). Первое новшество — специализированный катализатор, представленный в 2019 году, который создаётся путём прикрепления молекул кобальтового фталоцианина (cobalt phthalocyanine) к углеродным нанотрубкам, служащим «электронной магистралью» для непрерывной подачи электронов к активным центрам. Второй прорыв — новый фотоэлектрод, разработанный аспирантом Бо Шаном (Bo Shang), использующий структуру из микроскопических кремниевых столбиков, покрытых фуллереновым углеродным материалом, что улучшает разделение зарядов и эффективность переноса электронов, а также увеличивает площадь реакционной поверхности.
Исследовательская группа заявляет, что эти две подсистемы вместе образуют одну из самых эффективных на сегодняшний день кремниевых фотоэлектрохимических установок для преобразования в метанол. Бо Шан потратил пять лет на разработку этой автономной системы в рамках программы CHASE и отметил, что им удалось получить пригодное к использованию топливо из солнечного света, воды и углекислого газа.
В настоящее время команда продолжает оптимизировать конструкцию искусственного листа для повышения эффективности и долговечности. В будущем эта технология может поддержать промышленные работы по улавливанию углерода и обеспечить транспортный и промышленный секторы регенерируемым жидким топливом с более низкими выбросами. Учёные признают, что перед коммерческим внедрением стоят значительные технические препятствия, однако данный результат демонстрирует возможный путь перехода инженерного фотосинтеза из лаборатории в масштабируемую энергетическую технологию.
Данный материал скомпилирован платформой Wedoany. При цитировании материалов, созданных с помощью искусственного интеллекта (ИИ), необходимо обязательно указывать источник — «Wedoany». В случае выявления нарушения прав или иных проблем просим своевременно информировать нас. Сайт оперативно внесёт изменения или удалит материал.Электронная почта: news@wedoany.com
